提高UNS N09901合金性能的热处理方法

Incoloy 901 是一种高性能的奥氏体型时效硬化合金，其独特的化学成分和热处理工艺赋予了它在高温环境下优异的机械性能和抗氧化性。以下是对其性能、特性、化学成分、热处理制度、品种规格、熔炼铸造工艺以及应用概况的详细解析。

性能与特性

• 高强度：在650℃以下，Incoloy 901具有较高的屈服强度和持久强度，适合在高温环境中承受高应力。
• 良好的抗氧化性：在760℃以下，合金表现出卓越的抗氧化性能，能够长时间保持表面光洁，减少因氧化导致的性能下降。
• 组织稳定性：长期使用过程中，合金的组织结构保持稳定，不易发生相变或性能退化。
• 广泛的应用领域：由于其出色的性能，Incoloy 901被广泛应用于航空及地面燃气涡轮发动机的关键部件，如转动盘形件、静结构件和紧固件等。

化学成分

Incoloy 901的化学成分经过精确控制，以确保其优异的性能。主要元素包括镍（Ni）、铬（Cr）、钛（Ti）、铝（Al）以及微量的硼（B）和碳（C）等。具体成分范围如下：

• C: 0.02～0.06%
• Cr: 11.0～14.0%
• Ni: 40.0～45.0%
• Mo: 5.0～6.5%
• Al: ≤0.30%
• Ti: 2.8～3.1%
• Fe: 余量
• B: 0.01～0.02%

此外，还严格控制了锰（Mn）、硅（Si）、磷（P）、硫（S）、铜（Cu）以及其他微量元素的含量，以保证合金的纯净度和性能稳定性。

热处理制度

Incoloy 901的热处理制度包括固溶处理和时效处理两个关键步骤，具体为：

1. 固溶处理：在1090℃±10℃下保温2～3小时，然后水冷或油冷，以消除加工应力并使合金元素均匀分布。
2. 时效处理：先在775℃±5℃下保温4小时空冷，再在700～720℃下保温24小时空冷，通过析出γ'相进行弥散强化，提高合金的强度和硬度。

品种规格与状态

Incoloy 901可以供应各种形状的锻件、轧环件、棒材等，并可根据客户需求选择是否进行热处理交货。这种灵活性使得合金能够广泛应用于各种复杂形状和高要求的部件制造中。

熔炼与铸造工艺

合金采用真空感应加真空电弧重熔的双联工艺生产，以确保合金的纯净度和组织均匀性。同时，也可采用真空感应加电渣重熔工艺进行生产。这些先进的熔炼和铸造工艺为合金的高性能提供了坚实的保障。

应用概况与特殊要求

Incoloy 901在国外已广泛应用于航空发动机及地面燃气涡轮的关键部件制造中，其长寿命和高可靠性得到了充分验证。在国内，该合金也已在航空发动机上得到应用，成为经过使用考验的成熟合金之一。

在合金锻造过程中，需要严格控制工艺参数和操作过程，以避免性能的方向性和缺口敏感性。此外，由于其膨胀系数接近铁素体型热强合金钢，使得两种材料在连接面对热账时没有特殊规定，便于在复杂结构中的应用。